Влияние некоторых геометрических параметров на теплоотдачу в осевых системах охлаждения радиоэлектронного оборудования, выполненных на основе разрезного оребрения

Abstract

Активное развитие передовых цифровых технологий в последние 10 лет привело к формированию нового комплекса задач, связанного с обеспечением бесперебойной и прогнозируемой работы радиоэлектронного и электросилового оборудования. Так, современные телекоммуникационные и вычислительные системы во время своей штатной работы характеризуются значительным тепловыделением. Одной из основных проблем таких систем, наравне с соблюдением массогабаритных характеристик, является обеспечение определенных рабочих тепловых режимов компонентов в широком диапазоне внешних условий. В таких ситуациях очень часто применяются пассивные и активные системы с осевым расположением оребрения. В результате работы проведены и представлены экспериментальные исследования интенсификации теплоотдачи в условиях вынужденной конвекции с использованием разрезных ребер. Показана эффективность использования разрезного оребрения, в ходе эксперимента выявлены наиболее оптимальные геометрические параметры рабочего участка и соответствующие им режимные характеристики. На основе обработки и анализа экспериментальных данных установлено, что данный способ интенсификации позволяет повысить интенсивность теплоотдачи до 64%, т. к. рассечение ребер позволяет активно препятствовать формированию пограничного слоя и дополнительно турбулизировать поток, что, в свою очередь, благоприятно сказывается на термических параметрах работы всей системы. Выполнена визуализация процесса теплоотдачи, которая иллюстрирует активные вихревые течения, образующиеся при обтекании и срыве с кромок ребра набегающего потока теплоносителя. Произведен расчет толщины пограничного слоя около разрезного ребра, при котором выявлено, что при всех исследованных углах разгиба ребер γ увеличение числа Re характеризуется уменьшением толщины пограничного слоя во всем диапазоне тепловых нагрузок. В заключении проведена общая оценка влияния геометрических и режимных параметров на интенсивность теплоотдачи при принудительной подаче воздуха.

The active development of advanced digital technologies over the past 10 years has led to the formation of a new set of tasks related to ensuring the uninterrupted and predictable operation of electronic and electric power equipment. Thus, modern telecommunication and computer systems during their normal operation are characterized by signifcant heat release. One of themain problems of such systems, along with the observance of weight and size characteristics, is the provision of certain operating thermal conditions of the components in a wide range of external conditions. In such situations, passive and active systems with axial fns are very often used. As a result of the work, experimental studies of heat transfer intensifcation under conditions of forced convection using split ribs were carried out and presented. The efectiveness of the use of split fns has been shown, during the experiment the most optimal geometric parameters of the working section and the corresponding operating characteristics have been identifed. Based on the processing and analysis of experimental data, it was found that this method of intensifcation makes it possible to increase the intensity of heat transfer up to 64%, since the cutting of the ribs makes it possible to actively prevent the formation of a boundary layer and additionally turbulize the fow, which in turn favorably afects the thermal parameters of the entire system. The visualization of the heat transfer process was performed, which illustrates the active vortex fows formed during the fow around and separation from the edges of the rib of the oncoming coolant fow. The calculation of the thickness of the boundary layer near the split rib was made, in which it was found that for all investigated angles of rib bending γ, an increase in the Re number is characterized by a decrease in the thickness of the boundary layer in the entire range of thermal loads. In conclusion, a general assessment of the infuence of geometric and regime parameters on the intensity of heat transfer with forced air supply was carried out.